Ученые из США, проводившие эксперименты с батареями на базе хлорида, создали новую архитектуру - не только многоразовую, но и в разы более емкую, чем литий-ионные решения. В основе разработки - стабилизация летучих реакций хлора внутри устройства. Однажды такие аккумуляторы смогут без подзарядки питать смартфоны в течение недели.

Новая щелочная хлор-металлическая батарея создана на основе технологии, впервые предложенной в 1970-е годы и известной в виде литийтионилхлоридных батареи. Она ценилась за высокую плотность энергии и длительность работы, но была взрывоопасна, поэтому ее использовали только в качестве одноразовых батареек.

В обычном аккумуляторе электроны движутся от одной стороны к другой и обратно в процессе разрядки и зарядки. В случае хлорной батареи хлорид натрия или хлорид лития преобразуется в хлорин - слишком реактивный, чтобы его можно было эффективно снова превратить в хлорид. Команда ученых из Стэнфордского университета экспериментировала с хлоридом и хлорином натрия. В процессе исследований она разработала новый электродный материал из пористого углерода, который ведет себя как губка, впитывающая молекулы хлорина и безопасно преобразуя их обратно в натрий.

«Молекула хлора попадает в крошечные поры углеродных наносфер и находится там, пока батарея заряжается, - сказал Чжу Гуаньчжоу, один из исследователей. - Затем, когда батарею нужно разрядить, хлорин превращается в NaCl - столовую соль - и процесс повторяется много раз. Мы добились 200 циклов, но есть возможность увеличить этот результат».

Литий-ионная батарея, для сравнения, выдерживает от 500 до 1000 циклов. Также ученые продемонстрировали высокую плотность энергии батареи-прототипа - 1200 мА*ч/г электродного материала, то есть в шесть раз больше, чем у современных литий-ионных батарей.

Авторы исследования говорят, что применить разработку можно будет в пультах дистанционного управления, слуховых аппаратах, датчиках и прочих устройствах, которым не требуется частая подзарядка. Для использования в смартфонах и электромобилях следует подобрать подходящую структуру и повысить число циклов.

Свой вариант натриевой батареи предложили ученые из Швеции. Заменив графит на двуликие графеновые слои, ученые достигли в 10 раз большей емкости, чем у обычных натрий-ионных батарей.